Hiện nay trên tuyến giao thông huyết mạch Quốc lộ 1A, đoạn qua đèo Cả có địa hình núi cao hiểm trở, nhiều cua gấp với bán kính cong nhỏ và độ dốc dọc lớn, nguy cơ mất an toàn giao thông ở mức độ cao cho các phương tiện lưu thông trên tuyến, nhất là các xe tải nặng, xe siêu trường siêu trọng. Khu vực này cũng thường xuyên xảy ra ách tắc giao thông do đất đá trên đèo bị sụt lở. Việc đầu tư xây dựng hầm đường bộ qua đèo Cả nhằm giảm thiểu tai nạn giao thông, nâng cao hiệu quả khai thác của Quốc lộ 1A, đồng thời góp phần quan trọng trong việc phát triển các trung tâm kinh tế, công nghiệp và du lịch lớn của khu vực miền Trung, nối Phú Yên với khu kinh tế Vân Phong và thành phố Nha Trang, có ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế xã hội, chính trị và đảm bảo an ninh quốc phòng tại khu vực miền Trung và Tây Nguyên.
Ngày 6/01/2012, Bộ Giao thông vận tải có Quyết định số 47/QĐ-BGTVT về việc Phê duyệt Dự án đầu tư xây dựng hầm đường bộ đèo Cả - Quốc lộ 1 tỉnh Phú Yên và tỉnh Khánh Hòa theo hình thức BOT và BT.
Ngày 14/6/2012, tại trụ sở Bộ Giao thông vận tải đã diễn ra Lễ Ký kết “Hợp đồng BOT và BT dự án đầu tư xây dựng hầm đường bộ qua đèo Cả - Quốc lộ 1 tỉnh Phú Yên và tỉnh Khánh Hòa”.
Dự án này được xây dựng qua hai tỉnh Phú Yên và tỉnh Khánh Hòa. Điểm đầu: tại lý trình Km 1353+500 – QL1 thuộc thôn Hảo Sơn, xã Hòa Xuân Nam, huyện Đông Hà, tỉnh Phú Yên; Điểm cuối: tại lý trình Km 1374+525 thuộc thôn Cổ Mã, xã Vạn Thọ, huyện Vạn Ninh, tỉnh Khánh Hòa. Trong đó: Chiều dài hầm đèo Cả 3.900m; Chiều dài hầm đèo Cổ Mã 500m; Đường dẫn và cầu trên tuyến 9 km.
Hầm đường bộ qua đèo Cả - QL1 được thiết kế theo Tiêu chuẩn đường cao tốc TCVN 5729-1997; Tốc độ thiết kế 80 km/h; Quy mô cầu: Thiết kế vĩnh cửu bằng thép và BTCT DƯL.
Toàn tuyến cao tốc có 02 nút giao tại hai đầu và cuối tuyến. Bố trí nút giao cùng mức, tổ chức giao thông dạng đảo giao thông và sơn phân làn. Bố trí đủ các nhánh rẽ theo các hướng. Nút cuối tuyến được bố trí dạng vòng xuyến.
Dự án đầu tư xây dựng hầm đường bộ qua đèo Cả - Quốc lộ 1 được xây dựng theo hình thức BOT và BT với chiều dài 13,4 km và tổng mức đầu tư là 15.603 tỷ đồng trong đó: Kinh phí xây dựng hầm đèo Cả (BOT): 10.555 tỷ đồng; Kinh phí xây dựng hầm Cổ Mã, các cầu trên tuyến và đường dẫn (BT): 4.509 tỷ đồng; Chi phí giải phóng mặt bằng: 539 tỷ đồng.
Về cơ cấu nguồn vốn: Vốn đầu tư BOT: Nhà đầu tư huy động vốn chủ sở hữu và vốn vay để thực hiện đầu tư xây dựng dự án và thu hồi vốn thông qua thu phí; Vốn đầu tư BT: do Nhà đầu tư huy động bằng nguồn vốn vay để thực hiện đầu tư xây dựng và sẽ được trả chậm bằng ngân sách Nhà nước; Vốn ngân sách Nhà nước: dùng cho công tác giải phóng mặt bằng.
Công tác giải phóng mặt bằng: Được tách thành 02 tiểu dự án độc lập và giao UBND tỉnh Phú Yên, tỉnh Khánh Hòa tổ chức thực hiện theo quy định hiện hành.
Với Liên doanh các Nhà đầu tư bao gồm: Tổng Công ty Xây dựng Hà Nội; Công ty Cổ phần Tập đoàn Mai Linh Nam Trung Bộ & Tây Nguyên; Công ty Cổ phần Đầu tư Hải Thạch BOT; Công ty Cổ phần Á Châu; trong đó Doanh nghiệp dự án là: Công ty Cổ phần đầu tư Đèo Cả và tổ chức Tư vấn lập dự án: Liên danh Tư vấn Egis Bceom International, Egis Structure & Environnement và Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Hoàng Long, dự án sẽ được khởi công vào Quý III/2012 và dự kiến hoàn thành vào Quý II/2016.